Gestão de Bancos de Dados Cartográficos

A gestão de bancos de dados cartográficos refere-se ao uso de softwares especializados para armazenar e recuperar informações espaciais destinadas a aplicações de navegação. Esses sistemas são, essencialmente, uma forma de Sistemas de Informação Geográfica (GIS), sendo amplamente utilizados em processos de localização e navegação, com destaque para a indústria automotiva.

Atualmente, esses bancos de dados desempenham um papel crucial não apenas na navegação básica, mas também em serviços baseados em localização (LBS), funções de segurança ativa e sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS), exigindo que o dispositivo de bordo possua uma representação digital precisa da rede viária.

Estrutura e Conteúdo do Banco de Dados

Para permitir a indexação e a busca rápida de grandes volumes de dados geográficos, as informações são organizadas seguindo modelos matemáticos e geométricos específicos.

Representação por Grafos e Elementos

Os mapas são geralmente armazenados como grafos ou matrizes bidimensionais de objetos com atributos de localização e categoria (como parques, estradas e cidades). Um modelo comum de rede viária é composto por três elementos básicos:

• Nós (Nodes): Representam pontos específicos na superfície da Terra, definidos por pares de coordenadas de longitude e latitude.
• Links (Ligações): Representam trechos de estrada entre dois nós. Podem ser definidos como segmentos de reta ou curvas, estas últimas descritas por pontos intermediários (pontos de forma) ou por combinações de centroide, raio e coordenadas polares.
• Áreas: Formas bidimensionais que representam polígonos fechados, como parques ou blocos urbanos, onde o primeiro vértice coincide com o último para garantir o fechamento da área.

Além desses elementos, o banco de dados inclui atributos como coordenadas de localização, formato da via, endereços, classe da estrada e limites de velocidade, além de Pontos de Interesse (POIs) e fronteiras políticas.

Validação de Dados: Ponto em Polígono

Um método comum de validação é o algoritmo de ponto em polígono, utilizado para determinar se uma coordenada específica está dentro ou fora de uma área delimitada. Se a interseção de um ponto com o polígono ocorrer em um número ímpar de vezes, o ponto é considerado interno e válido para aquela região.

Formatos de Intercâmbio de Dados

Os provedores de mapas coletam e agregam dados em formatos de intercâmbio documentados, geralmente em texto simples (ASCII), para facilitar a manipulação por diferentes partes interessadas.

Exemplos notáveis incluem o Geographic Data Files (GDF), um padrão de descrição de modelos cartográficos, e o Standard Interchange Format (SIF). Esses formatos permitem que adições, exclusões e modificações sejam realizadas facilmente através de editores de texto simples.

Estruturalmente, esses arquivos utilizam tipos de registros com campos de comprimento fixo ou delimitados por caracteres (como vírgulas). Por exemplo, um registro de link pode conter identificadores únicos e campos de separação vertical (z1 e z2) para representar viadutos ou túneis, evitando que o sistema interprete erroneamente que duas vias em níveis diferentes estão conectadas.

Formatos de Execução (Run-time)

Devido à natureza desorganizada dos formatos de intercâmbio (onde registros aparecem em ordem arbitrária e dados são repetidos), eles não são eficientes para o uso em tempo real em unidades de navegação. Por isso, os dados são convertidos para um formato binário proprietário durante um processo de compilação.

Padronização e o NDS

Para mitigar a falta de interoperabilidade entre diferentes sistemas de navegação, surgiu o Navigation Data Standard (NDS). Trata-se de uma iniciativa industrial que reúne fabricantes de automóveis, fornecedores de sistemas de navegação e provedores de dados cartográficos (como TomTom, Bosch e Continental AG) com o objetivo de padronizar o formato de dados utilizado em veículos.

Processo de Compilação

A reorganização do banco de dados para execução envolve etapas críticas, incluindo:

1. Verificação de Consistência: Garantir que todas as conexões entre nós e links sejam logicamente corretas.
2. Atribuição de Identificadores: Designar IDs sistemáticos para todas as entidades.
3. Indexação: Aplicação de múltiplos índices para acelerar a busca de entidades durante a navegação.